[해외기술동향]가식기술의 최신현황(上) :: Today

1. 서론

플라스틱 성형품을 돋보이고 고급스럽게 향상시키는 수단으로 가식에 대한 관심이 날로 높아지고 있다. 플라스틱 표면가식기술은 최근, 단순한 가식에 그치지 않고 각종 기능을 부여한 기능성 가식으로 전개되어, 도장 등 WET 방식의 가식 대신 ‘무도장, 무도금 가식 기술’의 요구가 높아지고 있다. 일본에서도 자동차 외판에 대해 가식의 적용 가능성을 느낄 수 있게 되었으며, CFRTP(탄소섬유 복합재료) 가식도 반영되기 시작되었다.

본문에서 4가지 항목으로 가식기술을 압축하여 최신 동향을 소개하고자 한다.

2. 무도장 가식

도장, 도금은 뛰어난 가식 기술이지만 VOC배출 문제, 작업성과 비용 문제 때문에 “무도장 방식으로 바꾸고 싶다”는 요구가 강해지고 있다. 고도의 의장성이 요구되지 않는 용도에는 고외관 원착재료의 이용과 디지털 시보가 있으며, 여기에 H&C(Heat&Cool) 등의 HQT(High Quality Transfer of Tool Surface to Molded Product, 금형표면고품전사기술)를 조합한 *NSD(Non Skin Decoration)가 유망하다.

한편 고품격의 의장성이 요구되는 용도에는 필름 첩합(貼合)·전사(??)가식이 유망하다. 그 외에도 잉크젯 인쇄, 디지털 인쇄, 진공의막 등도 이용된다. 무도장기술에 대한 요구가 강함에도 불구하고 제반 사정으로 인해 진행이 더뎌지고 있지만 환경 문제를 위해 언젠가는 전환의 결단이 필요하다.

* NSD(Non Skin Decoration)

가식의 대부분은 어떠한 표면층을 부여하고 가식하지만 가식에 사용하는 표면층(필름, 도료 등)은 일반적으로 가격이 비싸며, 가식을 거치면서 비용이 대폭 상승되는 경우가 많다.

근래 성형 제품에 특별한 표면층을 부여하지 않고, 성형재료, 성형금형, 성형기술로 표면 외관을 향상시키는 기술, NSD가 발전하고 있으며, 무도장 가식의 한 분야로 주목 받고 있다.

2-1. 고외관원착재료

최근 전시회에서 수지 제조사 등이 자사의 수지 등으로 착색재료를 배합한 고 외관 원착 재료 및 그 성형품을 전시하는 일이 많아졌다. 이들은 비교적 낮은 비용으로 실현할 수 있는 무도장가식으로 주목 받고 있어 자동차의 내장, 화장품 용기 등에 사용되고 있으며, 한층 더 나아가 자동차의 외장에 대한 전개가 검토되고 있다.

유니치카(주)(1)는 나노 복합 나일론 메탈릭 제품, 다이셀폴리머(주)(2)는 PC/PMMA의 피아노블랙 제품, 미쓰비시화학(주)(3)은 바이오 PC의 착색품, 미쓰비시엔지니어링플라스틱(주)(4)은 의장PC수지, 일본폴리프로(주)(5)는 고외관 PP, (주)론빅(6)은 PP의 초광휘성 메탈릭 제품, 대일정화공업(주)(7)은 매트릭스 수지/도메인 수지의 굴절률 차에 의한 광간섭을 이용한 광휘재료를 전시했다. 사진 1이 대표적인 예이다.

사진 1. 원착수지에 의한 고외감 성형품 예

2-2 시보, 패턴 전사 성형

금형 표면에 시보를 작성하는 방법으로 기존에 일반적으로 사용되고 있는 부식제를 이용하는 에칭시보(8)가 있지만, 최근 (주)케이즈디자인 연구소가 개발한 3D디지털 시보(9)가 주목되고 있다. 디지털 시보는 컴퓨터로 텍스처 패턴을 작성하거나 스캐너로 패턴을 추출해 삼차원의 STL 데이터를 작성하고 금형 표면을 직접 NC가공하거나 레이저 가공으로 작성 된다. 카시야마금형공업(주)(10), 이세금형공업 (주)(11)등이 시보가공, 성형을 하고 있다.

사진 2와 같이 음각의 깊이나 각도, 패턴을 정확하게 컨트롤하여 문자표현, 표면처리, 지문부착방지, 색상변화 등이 실현되고 있어, 향후 전개가 크게 기대된다.

또한 (주)기후타다세이키는(12)는 NC가공과 레이저 가공을 통해 금형가공 및 성형을 한 후, 시보금형을 통해 일차 성형을 하고, 그 표면에 다시 이차 성형을 하여, 고의전의 성형품을 생산해 낸다. 또한 (주)일본에칭(13)은 기존의 부식제를 이용하는 에칭시보와 함께 레이저 가공에 의한 시보도 시작하였으며, 제일수지공업(주)(14)은 레이저 가공으로 성형품을 성형하고 있다.

사진 2. 3D 디지털시보에 의한 성형품 예

2-3 HQT (금형표면고품전기술)

HQT의 대표적인 방법으로 수지의 금형충전 중에만 금형 온도를 올리고, 그 후에 냉각시키는 H&C가 잘 알려져 있지만, 그 외에도 다양한 방법이 있다. H&C는 표면외관을 개량하는 방법으로서는 뛰어나지만 “초기비용과 유지비용의 부담에 성형 사이클도 길어지므로 가능하면 피하고 싶다”는 의견도 많고, H&C 없이도 금속성형 및 피아노블랙 성형을 하고 있는 기업도 생겨나고 있으며, 발포 성형의 표면외관 개량을 위해 카운터프레셔 방식이 이용되는 경우가 많아지고 있다.

(1) 히트 & 쿨 (H&C)

H&C의 금형 온도 가열 방법으로 여러가지가 있지만 이곳에서는 최근 전시회에 자주 출전되는 대표적인 방법을 소개한다.

① 야마시타전기(주)의 Y-Heat (히터 가열)(15)

다른 방법과 달리 금형을 블럭마다 나누어 온도 설정이 가능하며, 동시에 전 사이클 중의 어느 타이밍에서도 온도 변화가 가능하고 장치가 콤팩트하다는 특징이 있으며 휘어짐이나 변형에 대한 대책도 동시에 제시할 수 있음에 주목 받고 있다.

② Roc Tool Japan의 전자유도가열(16)

승온속도가 빠르고 동시에 고온이 가능하기에, 금속 착색품의 표면 외관 향상에 효과가 있으며, 최근에는 CFRTP의 표면 외관 향상에도 사용되고 있다.

③ 금형 사이클 가열 냉각 법

오래전부터 자주 사용되고 있는 방법으로 범용수지, 준엔프라 등의 일반 착색품의 표면 외감 향상에 효과가 있다.

사진 3은 위 3가지 방법을 통한 외관 개량 효과의 사례이다.(15)~(19)

사진 3. H&C 성형품 예

(2)특수금형장비에 의한 Non Heat & Cool

아사히전기공업(주)(20), (주)무로시마정공(21), 후루야공업(주)(22)등은 가열 및 냉각을 하지 않고 통상적인 성형에서 웰드레스 메탈릭 성형품을 얻는 기술을 개발하고 있다. 자세한 내용은 공개되지 않았지만 금형의 개발, 표면 온도를 올리기 위한 연구, 유동 해석과 유동 관리, 충전 후의 미세 조절을 하고 있다 추측한다. 본 기술이 어디까지의 범위에 적용될 지 주목된다.

* 필자소개

Masui Shohei

MTO기술연구소

＜참고문헌＞